DE1622522C3 - Einrichtung zur Beeinflussung der Fortpflanzungsrichtung des Amplitudenmaximums von optischen Wellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Beeinflussung der Fortpflanzungsrichtung des Amplitudenmaximums von optischen Wellen, die von wenigstens einem Molekularverstärker erzeugt sind.

Für die Ablenkung von Wellen im optischen Bereich sind Linsen und Prismen aus Glas, Quarz und ähnlichen Stoffen bekannt, mit denen sich entweder eine reine Ablenkung oder eine Sammlung bzw. Streuung der Wellen erreichen läßt. Die Art des zur Anwendung kommenden Materials, also ob Quarz, Glas oder z. B. Steinsalz, richtet sich nach der geforderten Durchlässigkeit des Materials bzw. den maximal zulässigen Absorptionsverlusten. Diesen bekannten Einrichtungen ist es zu eigen, daß die Brechungseigenschaften durch das Material festgelegt und damit während des Betriebs praktisch nicht veränderbar sind.

Durch die Zeitschrift »Physics Letters« 12 (1964), S. 205 bis 206, ist ein digitaler Lichtablenker bekannt, der aus einem Polarisationsschalter und einem Prisma aus doppeltbrechendem Material besteht. Eine solche direkte Ablenkung von Lichtstrahlen führt jedoch lediglich zu kleinen Effekten in bezug auf die gewünschte Ablenkung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der auch während des Betriebs die Fortpflanzungsrichtung von Wellen im optischen Bereich veränderbar und dabei ein großer Schwenkbereich möglich ist.

Ausgehend von einer Einrichtung zur Beeinflussung der Fortpflanzungsrichtung des Amplitudenmaximums von optischen Wellen, die von wenigstens einem Molekularverstärker erzeugt sind, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Vorrichtung zur Ableitung wenigstens zweier kohärenter Wellenzüge aus dem Signallicht vorgesehen ist, daß eine Vorrichtung zur Steuerung des Phasenunterschieds zwischen den wenigstens zwei kohärenten Wellenzügen vorgesehen ist, und daß eine der Interferenzbildung dienende Vorrichtung zur Ausrichtung der zwei Wellenzüge vorgesehen ist, die in einer im Raum gelegenen Abbildungsebene ein Leuchtzentrum hervorrufen, dessen Lage in der Abbildungsebene von dem Phasenunterschied der Wellenzüge abhängig ist.

Werden zwei kohärente Wellenzüge mit Richtcharakteristik zur Interferenz gebracht, so ergibt sich ein interferierter Wellenzug, dessen Ausbreitungsrichtung aus dem Phasenunterschied beider kohärenter Wellenzüge resultiert.

Vorteilhaft ist es, wenn ein mehrere Frequenzen, insbesondere im Bereich des roten, blauen und grünen Lichts, emittierender Molekularverstärker, wie ein Argon-Ionen-Laser, vorgesehen ist.

Vorteilhaft ist es weiter, wenn mehrere Molekularverstärker vorgesehen sind.

Setzt sich das Signallicht aus einer roten, blauen und grünen Spektrallinie zusammen, so ist die Voraussetzung für die Erzeugung von Licht beliebiger Farbe gegeben.

Für die praktische Ausführung des Erfindungsgegenstandes ist es vorteilhaft, wenn als Vorrichtung zur Erzeugung wenigstens zweier kohärenter Wellenzüge wenigstens eine teildurchlässige verspiegelte Glasplatte vorgesehen ist.

Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn als Vorrichtung zur Erzeugung wenigstens zweier kohärenter Wellenzüge gleicher Frequenz ein optischer Resonator vorgesehen ist, der einen aus wenigstens zwei kohärenten räumlich getrennten Teilstrahlen bestehenden Schwingumgsmode ausbildet.

Vorteilhaft ist es auch, wenn die Vorrichtung zur Erzeugung wenigstens zweier kohärenter Wellenzüge ein zweiter optischer Resonator ist, der in den Strahlenweg des Ausgangssignals des Molekularverstärkers eingefügt ist und der einen wenigstens aus zwei kohärenten, räumlich getrennten Teilstrahlen bestehenden Schwingungsmode ausbildet.

Hierbei ist vorteilhaft, wenn zwischen beiden optischen Resonatoren eine optische Richtungsleitung und/oder ein der Bündelung des Signallichts dienendes Linsensystem vorgesehen sind.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist als Vorrichtung zur Steuerung des Phasenunterschieds zwischen den wenigstens zwei kohärenten Wellenzügen wenigstens ein elektrooptischer Kristall vorgesehen.

Außerdem kann mit Vorteil als Vorrichtung zur Steuerung des Phasenunterschieds zwischen den wenigstens zwei kohärenten Wellenzügen wenigstens ein in seiner optischen Länge durch Druck, insbesondere durch Schallwellen steuerbares lichtdurchlässiges Medium vorgesehen sein.

Für die praktische Ausführung des Erfindungsgegenstandes hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn als Vorrichtung zur Interferenzbildung für jeden der kohärenten Weilenzüge eine Beugungsblende vorgesehen ist, die vorzugsweise einem gemeinsamen Beugungsgitter zugehören.

Dabei ist es vorteilhaft wenn der Durchmesser der Blenden sowie ihr gegenseitiger Abstand in der Größenordnung einer Wellenlänge des zu interferierenden Lichts gewählt ist.

Vorteilhaft ist es weiter, wenn ein optisches System vorgesehen ist, das die kohärenten Wellenzüge jeweils auf eine der Blenden vorzugsweise derart bündelt, daß bei der Interferenzbildung ein gerichteter Wellenzug mit geringem Nebenmaxina entsteht.

Vorteilhaft ist es schließlich, wenn als Vorrichtung zur Interferenzbildung der wenigstens zwei kohärenten Wellenzüge ein Linsensystem vorgesehen ist, das eine gegenseitige Durchdringung beider Wellenzüge erzeugt.

In Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn ein Linsensystem zur Bündelung des aus der Interferenz der wenigstens zwei Teilwellen hervorgehenden Wellenzuges vorgesehen ist.

In Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn zwei Einzeleinrichtungen hintereinander geschaltet sind.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn bei zwei hintereinander geschalteten Einzeleinrichtungen deren Auslenkungsebenen die Symmetrieebenen eines Koordinatensystems bilden.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn wenigstens in der zweiten Vorrichtung zur Interferenzbildung ein Beugungsgitter mit Schlitzblenden vorgesehen ist, und wenn die Schlitze längs der Auslenkungsrichtung der ersten Einrichtung angeordnet sind.

Vorteilhaft ist es weiter, wenn zwischen den Einzeleinrichtungen schwingungsmodenselektive Molekularverstärker vorgesehen sind, welche das Ausgangssignal dem Eingangssignal richtungsmäßig definiert zuordnen.

Vorteilhaft ist es, wenn Mittel zur Modulation der Amplitude oder Frequenz des Ausgangssignals vorgesehen sind.

Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn an einer beliebigen Stelle im Strahlengang der Farbkomponententrennung dienende farbselektive Lichtteiler, wie dielektrische Spiegel vorgesehen sind, und wenn für jede Farbkomponente eine spezielle Modulationseinrichtung vorgesehen ist.

Ergänzend können dabei vorteilhaft der Kompensation von Farbfehlern dienende Mittel vorgesehen sein.

Vorteilhaft sind die steuernden Signale so gewählt, daß die Verteilung der Leuchtzentren ein Auslenkungsraster bildet.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht in der Ausbildung der Einrichtung als Oszillograph.

Eine weitere vorteilhafte Anwendung findet die erfindungsgemäße Einrichtung als Bild- oder Farbbildschreiber.

Vorteilhaft ist, wenn ein der Vergrößerung der Bildfläche dienendes optisches System vorgesehen ist.

Als vorteilhaft erweist sich die Erfindung durch ihre Verwendung als periodische kurze, variabel abgelenkte Lichtimpulse abgebender Sender in einem Radarsystem.

Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

Die F i g. 1 zeigt eine Einrichtung zur Beeinflussung der Ausbereitungsrichtung extrem kurzer elektromagnetischer Wellen. Die Einrichtung besteht aus einem konfokalen sphärischen optischen Resonator mit einem Rubinstab 1 als aktivem Material mit einem totalreflektierenden Spiegel 2 und einem teildurchlässigen Spiegel 3, einem Linsensystem 4, einem Lichtteiler 5, einem Spiegel 6, einer Kristallkerrzelle 7, einem optischen System 8 eines Beugungsgitters 9 und einem Linsensystem 10. Die zum optischen Resonator 1, 2, 3 gehörige Beleuchtungseinrichtung mit Pumplichtquelle ist in an sich bekannter Weise ausgeführt und der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende. Die von der Pumplichtquelle ausgehende Pumpenergie regt die Atome des aktiven Materials 1 bis wenigstens zur Inversion an. Die angeregen Atome fallen nach kurzer Zeit unter Aussendung von allen möglichen inkohärenten Wellen in ihren Ruhezustand zurück. Einige Wellen jedoch, die zwischen den Spiegeln 2 und 3 hin- und herlaufen, lösen auf ihrem Weg in den angeregten Atomen, die sich durchqueren, weitere Wellen derselben Frequenz und Phase aus, so daß ein sich verstärkender Wellenzug entsteht. Es bildet sich ein Grundschwingungsmode aus, der durch den teildurchlässigen Spiegel 3 Energie nach außen abgibt. Dieses Signallicht /5 wird in dem optischen System gebündelt und auf den Lichtteiler 5 geworfen, der so ausgelegt ist, daß die Hälfte des Signallichts durch ihn hindurchgeht, während die andere Hälfte zum Spiegel 6 läuft und von diesem reflektiert wird. Es sind jetzt zwei parallel kohärente Wellenzüge vorhanden, von denen der eine die Kristallkerrzelle 7 durchläuft. Durch eine an die Kristallkerrzelle 7 angelegte Steuerspannung wird der Phasenunterschied zwischen beiden kohärenten Wellenzügen eingestellt. Durch ein Linsensystem 8 wird jeder der beiden kohärenten Wellenzüge auf eine Beugungsblende des Beugungsgitters 9 gebündelt. Da der Durchmesser der Blenden sowie ihr gegenseitiger Abstand in der Größenordnung etwa einer Wellenlänge des Signallichts gewählt ist, werden an den Lochblenden zwei Kugelwellen mit ausgeprägter Richtcharakteristik abgestrahlt, die zur Interferenz gelangen. Durch das optische System 10 wird das Interferenzgebiet ins Unendliche transformiert. In Abhängigkeit von der Steuerspannung der Kristallkerrzelle 7 wird der interferierte Lichtstrahl in Richtung des Doppelpfeiles 11 abgelenkt.

Die Fig.2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ablenkeinrichtung für Lichtwellen. Der optische Resonator 1, 2, 3 ist hier durch Einbringung einer Störstelle derart ausgebildet, daß ein Schwingungsmode mit zwei kohärenten, räumlich getrennten Teilstrahlen auftritt. Neben dem optischen Resonator 1, 2,3 besteht die Einrichtung aus einem Linsensystem 12, der Kristallkerrzelle 7, dem optischen System 8, dem Beugungsgitter 9 und dem optischen SystemlO.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist der Einrichtung nach der F i g. 1 ähnlich. Die Aufteilung des Signallichts in zwei kohärente Wellenzüge erfolgt hier nicht in einem Lichtteiler, sondern die beiden kohärenten Wellenzüge bilden sich bereits im optischen Resonator aus. Beide Wellenzüge werden in dem optischen System 12 gebündelt. Der folgende Teil der Einrichtung gleicht vollständig der anhand der F i g. 1 beschriebenen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Einrichtung zeigt die F i g. 3. Die Einrichtung besteht aus dem optischen Resonator 1, 2, 3, einem konfokalen Linsensystem 13, einer optischen Richtungsleitung 14, aus einem zweiten optischen Resonator mit den teildurchlässigen Spiegeln 15 und 16, der Kristallkerrzelle 7, dem optischen System 8, dem Beugungsgitter 9 und dem optischen System 10.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende. Der optische Resonator 1,2,3 erzeugt das Signallicht in der anhand der F i g. 1 beschriebenen Weise. Das Signallicht wird durch das konfokale Linsensystem 13 gebündelt und durchläuft anschließend die optische Richtungsleitung 14. Das Signallicht tritt durch den Spiegel 15 in den optischen Resonator 15, 16 ein, der derart ausgebildet ist, daß das Signallicht in zwei räumlich getrennten Bereichen des Signalschwingungsmodes schwingt. Die optische Richtungsleitung 14 verhindert, daß Signallicht in dem Resonator 1, 2, 3 des Molekularverstärkers reflektiert wird. Durch den Spiegel 16 treten zwei kohärente Wellenzüge aus. Der anschließende Teil der Einrichtung entspricht den anhand der F i g. 1 und 2 beschriebenen Einrichtungen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung läßt sich auch mit zwei getrennten Molekularverstärkern aufbauen (F i g. 4). Die Einrichtung besteht aus zwei optischen Resonatoren 17, die derart miteinander gekoppelt sind, daß sie kohärente Wellenzüge abstrahlen. Beide kohärente Wellenzüge werden, wie es bereits anhand der Einrichtungen nach der F i g. 2 beschrieben wurde,

durch ein optisches System 12 getrennt gebündelt. Einer der Wellenzüge durchläuft anschließend die Kristallkerrzelle 7, die in Abhängigkeit von der angelegten Steuerspannung einen Phasenunterschied zwischen beiden Wellenzügen bewirkt. Das Linsensystem 8 bündelt beide Wellenzüge derart auf ein prismatisches optisches System 18, daß beide Wellenzüge interferieren. In der bereits beschriebenen Weise wird das Interferenzgebiet durch das optische System 10 ins Unendliche transformiert.

Die F i g. 5 zeigt eine Einrichtung, bei der nicht nur ein Lichtstrahl ausgelenkt werden kann, sondern bei dem auch die Farbe der Lichts verändert werden kann. Die Einrichtung besteht aus einem Argon-Ionen-Laser mit dem Gasraum 19, dem totalreflektierenden Spiegel 2, dem teildurchlässigen Spiegel 3 und dem optischen System 4. Weiter gehört zur Einrichtung eine Anordnung, die die vom Molekularverstärker ausgesandte weitere blaue und grüne Spektrallinie teilt, einer separaten Modulation zugänglich macht und die Spektrallinie anschließend wieder zusammenfaßt. Die Anordnung besteht aus Lichtteilern 20, 21, 22, den Modulatoren 23,24,25 und den Lichtteilern 26,27 sowie einem Spiegel 28. Weiterhin gehört zur Einrichtung der in der F i g. 1 dargestellte Lichtteiler 5, Spiegel 6, Kristallkerrzelle 7, optisches System 8, Beugungsgitter 9 und optisches System 10.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende. Der Argon-Ionen-Laser erzeugt ein Schwingungsmodenspektrum mit einer roten, grünen und blauen Spektrallinie. Die räumliche Ausdehnung dieser Schwingungsmoden deckt sich im Resonator 2, 3, 19 näherungsweise. Das Signallicht der drei Frequenzen wird durch das optische System 4 in einem Strahl gebündelt. Das Signallicht trifft auf den Lichtteiler 20, der aus einem dielektrischen Spiegel besteht, der das rote Licht passieren läßt, aber das grüne und blaue Licht reflektiert. Das grüne und blaue Licht tritt auf die elektrischen Spiegel 21, der das blaue Licht durchläßt und das grüne reflektiert. Das blaue Licht wird in dem Spiegel 22 reflektiert. Wir haben somit getrennt einen roten, grünen und blauen Lichtstrahl. Dem roten Lichtstrahl ist ein Modulator 23 zugeordnet, der grüne Lichtstrahl durchläuft den Modulator 24 und der blaue den Modulator 25. Diese Modulatoren sind in an sich bekannter Weise ausgeführt und sind von außen steuerbar. Das blaue Licht wird jetzt am Spiegel 28 reflektiert. Der dielektrische Spiegel 27 ist derart dimensioniert, daß er das blaue vom Spiegel 28 kommende Licht durchläßt und das vom Modulator 24 kommende Licht reflektiert. Der dielektrische Spiegel 26 hat derartige Schichtdecken, daß das rote vom Modulator 23 kommende Licht passieren kann, während das blaue und grüne vom dielektrischen Spiegel 27 kommende Licht reflektiert wird. Es entsteht ein Wellenzug, in dem wieder alle drei Farben vereinigt sind. Dieser Wellenzug wird jetzt in der anhand der F i g. 1 beschriebenen Weise in zwei kohärente Wellenzüge durch den Lichtteiler 5 und den Spiegel 6 zerlegt, deren Phasenunterschied durch die Kristallkerrzelle 7 einstellbar ist und die mittels des optischen Systems 8 und des Beugungsgitters 9 zur Interferenz gebracht und durch das optische System 10 gebündelt werden. Über die Kristallkerrzelle 7 läßt sich die Auslenkung des Lichtstrahls in Richtung des Doppelpfeiles 11 erreichen, während durch die Modulatoren 23,24,25 die Intensität der einzelnen Spektrallinien und damit der Farbe des interferierten Wellenzuges bestimmbar ist.

Die F ig. 6 zeigt die Ausgestaltung der Einrichtung als Oszillograph. Dieser besteht aus dem optischen Resonator 29, einem optischen System 30, einer Anordnung von Kristallkerrzellen 31, 32, 33, einem optischen System 34, einem Beugungsgitter 35, einem optischen System 36 und einer Projektionsfläche 37. Der Oszillograph funktioniert folgendermaßen. Der optische Resonator 29 eines Molekularverstärkers, dessen Beleuchungseinrichtung und Pumplichtquelle nicht dargestellt ist, ist so dimensioniert, daß ein monochromatisches Signallicht in einem Schwingungsmode entsteht, der aus vier Teilstrahlen besteht. Derartige Molekularverstärker sind bekannt. Den optischen Resonator 29 verlassen vier kohärente Wellenzüge, die durch das Linsensystem 30 parallel gebündelt werden. Die folgende Anordnung von Kristallkerrzellen 31, 32, 33 durchläuft ein Wellenzug ungehindert, während die drei anderen Wellenzüge individuell in der Phase durch die an die einzelnen Kerrzellen angelegten Steuerspannung veränderbar sind. Die vier Wellenzüge, die jetzt gegeneinander beliebige Phasenunterschiede aufweisen können, durchlaufen das optische System 34, das die Wellenzüge einzeln auf je eine Beugungsblende des Beugungsgitters 35 konzentriert. Alle vier kohärenten Wellenzüge interferieren. Das Interferenzgebiet wird durch das optische System 36 ins Unendliche gebündelt. Auf der Projektionsfläche 37 erscheint, da die vom Beugungsgitter 35 ausgehenden Wellenzüge Richtcharakteristiken haben, ein Lichtpunkt. Durch Steuerung der Kristallkerrzellen 31, 32, 33 ist dieser Lichtpunkt beliebig auslenkbar. Die Einrichtung wirkt als Oszillograph und hat gegenüber dem Oszillographen mit Braunscher Röhre den Vorteil, daß eine sehr hohe Lichtintensität erreichbar ist und daß das Oszillogramm in beliebiger Größe auf eine entfernte Projektionswand geschrieben werden kann.

Es sind nicht nur Molekularverstärker bekannt, deren Schwingungsmod in vier Teilbereiche unterteilt werden kann. Es sind auch Molekularverstärker realisierbar, die beispielsweise neun in einem Raster angeordnete Teilstrahlen eines Schwingungsmods aufweisen. Diesem Molekularverstärker ist ein Beugungsgitter mit neun Beugungsblenden zuzuordnen.

Die F i g. 7 zeigt eine andere Ausbildungsart eines Oszillographen, der zu einem Bildschreiber erweitert ist. Die Einrichtung besteht aus dem optischen Resonator 38 eines Molekularverstärkers, einem optischen System 39, einer Modulationseinrichtung 40, einem Lichtteiler 41, einem Spiegel 42, einer Kristallkerrzelle 43 mit elektrischen Anschlüssen 44, einem optischen System 45, einem Beugungsgitter 46 und einem optischen System 47. Der zweite Teil der Einrichtung besteht aus einem Lichtteiler 48, einem Spiegel 49, einer Kristallkerrzelle 50 mit Anschlüssen 51, einem optischen System 52, einem Beugungsgitter 53, einem optischen System 54 und einer Projektionsfläche 55.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende. Im optischen Resonator 38 wird Signallicht erzeugt. Ein Teil des Signallichts wird abgestrahlt und durch das optische System 39 auf eine Modulationseinrichtung 40 gebündelt. Nach dem Verlassen der Modulationseinrichtung 40 wird das Signallicht durch den Lichtteiler 41 in den Spiegel 42 in zwei kohärente Wellenzüge in y-Richtung aufgeteilt, deren Phasenunterschied durch die Kristallkerrzelle 44 einstellbar ist. Durch das Linsensystem 45 wird jeder Wellenzug auf eine Beugungsblende des Beugungsgitters 46 konzentriert. Nach dem Durchgang durch die Blenden haben beide

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Wellenzüge die Form einer Kugelwelle mit Richtcharakteristik und interferieren. Das Interferenzgebiet wurde durch das optische System 47 ins Unendliche abgebildet Es ergibt sich an dieser Stelle ein Lichtstrahl, der durch eine an die Klemmen 44 der Kristallkerrzelle 43 angelegte Steuerspannung in x-Richtung ausgelenkt werden kann. Dieser Lichtstrahl wird durch den Lichtteiler 48 und den Spiegel 49 in zwei kohärente Wellenzüge aufgeteilt, die in y-Richtung gegeneinander versetzt sind. Durch eine an die Klemmen 51 der Kristallkerrzelle 50 angelegte Steuerspannung ist der Phasenunterschied zwischen beiden Wellenzügen einstellbar. Beide Wellenzüge werden durch das optische System 52 auf die Beugungsblenden des Beugungsgitters 53 konzentriert. Die Beugungsblenden sind als Spalte ausgeführt, die im Beugungsgitter 53 um 90 Grad gegenüber den Beugungsblenden im Beugungsgitter 46 gedreht sind. Vom Beugungsgitter 53 geht ein interferierter Wellenzug weiter, dessen Interferenzgebiet durch das optische System 54 ins Unendliche transformiert wird. Durch Anlegen einer Steuerspannung an die Klemmen 51 der Kristallkerrzelle 50 wird der Lichtstrahl in y-Richtung ausgelenkt. Durch gleichzeitige Steuerung der Kristallkerrzellen 43 und 50 kann ein Oszillogramm erzeugt werden.

Wird an die Klemmen 44 der Kristallkerrzelle 43 eine Sägezahnspannung und an die Klemmen 51 der Kristallkerrzelle 50 eine Treppenspannung angelegt, so beschreibt der Bildpunkt auf der Projektionsfläche 55 ein Raster, wie es auf den Bildschirmen der Braunschen Röhren von Fernsehempfängern üblich ist. Wird über den Modulator 40 die Helligkeit des Lichtpunktes gesteuert, so kann auf die Projektionsfläche 55 ein Bild geschrieben werden.

Sieht man in der Einrichtung nach der Fig. 7 einen Molekularverstärker vor, der rotes, grünes und blaues Licht abgibt und sieht man weiter entsprechend der F i g. 5 eine getrennte Modulationsmöglichkeit für die einzelnen Farben vor, so kann auf der Projektionsfläche 55 ein buntes Bild geschrieben werden.

Die F i g. 8 zeigt schematisch ein optisches Radarsystem, bei dem die erfindungsgemäße Einrichtung 56 als Sender für periodisch kurze Lichtimpulse vorgesehen ist, die in Rasterform ein Objekt 57 abtasten. Vom Objekt 57 werden Lichtstrahlen reflektiert, die durch ein optisches System 58 auf ein fotoempfindliches Element 59 geworfen werden. Eine Meßeinrichtung 60 vergleicht den Phasenunterschied zwischen den gesendeten und empfangenen Lichtimpulsen und ermittelt den Abstand der Reflexionsstellen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (27)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Beeinflussung der Fortpflanzungsrichtung des Amplitudenmaximums von optischen Wellen, die von wenigstens einem Molekularverstärker erzeugt sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Ableitung wenigstens zweier kohärenter Wellenzüge aus dem Signallicht vorgesehen ist, daß eine Vorrichtung zur Steuerung des Phasenunterschieds zwischen den wenigstens zwei kohärenten Wellenzügen vorgesehen ist, und daß eine der Interferenzbildung dienende Vorrichtung zur Ausrichtung der zwei Wellenzüge vorgesehen ist, die in einer im Raum gelegenen Abbildungsebene ein Leuchtzentrum hervorrufen, dessen Lage in der Abbildungsebene von dem Phasenunterschied der Wellenzüge abhängig ist.

2: Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mehrere Frequenzen, insbesondere im Bereich des roten, blauen und grünen Lichts emittierender Molekularverstärker, wie ein Argon-Ionen-Laser, vorgesehen ist (F i g. 6).

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Molekularverstärker vorgesehen sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorrichtung zur Erzeugung wenigstens zweier kohärenter Wellenzüge wenigstens eine teildurchlässig verspiegelte Glasplatte (5) vorgesehen ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorrichtung zur Erzeugung wenigstens zweier kohärenter Wellenzüge gleicher Frequenz ein optischer Resonator (1,2,3 in Fig.2) vorgesehen ist, der einen aus wenigstens zwei kohärenten räumlich getrennten Teilstrahlen bestehenden Schwingungsmode ausbildet.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung wenigstens zweier kohärenter Wellenzüge ein zweiter optischer Resonator (15,16) ist, der in den Strahlenweg des Ausgangssignals des Molekularverstärkers eingefügt ist und der einen wenigstens aus zwei kohärenten, räumlich getrennten Teilstrahlen bestehenden Schwingungsmode ausbildet.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen beiden optischen Resonatoren (1, 2,3 und 15,16) eine optische Richtungsleitung (14) und/oder ein der Bündelung des Signallichts dienendes Linsensystem (13) vorgesehen sind.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorrichtung zur Steuerung des Phasenunterschieds zwischen den wenigstens zwei kohärenten Wellenzügen wenigstens ein elektrooptischer Kristall (7; 31,32,33; 43,50) vorgesehen ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorrichtung zur Steuerung des Phasenunterschieds zwischen den wenigstens zwei kohärenten Wellenzügen wenigstens ein in seiner optischen Länge durch Druck, insbesondere durch Schallwellen steuerbares lichtdurchlässiges Medium vorgesehen ist.

H). Hinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorrichtung /iir InierfcTcn/bildimg für joden der kohärenten Wellen/iige eine lioiigiingshlende vorgesehen ist, die vorzugsweise einem gemeinsamen Beugungsgitter (9,35,46,53) zugehören.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Blenden sowie ihr gegenseitiger Abstand in der Größenordnung einer Wellenlänge des zu interferierenden Lichts gewählt ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches System (8, 34, 52) vorgesehen ist,. das die kohärenten Wellenzüge jweils auf eine der Blenden bündelt.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorrichtung zur Interferenzbildung der wenigstens zwei kohärenten Wellenzüge ein Linsensystem (18) vorgesehen ist, das eine gegenseitige Druchdringung beider Wellenzüge erzeugt.

14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Linsensystem (10, 36, 54) zur Bündelung des aus der Interferenz der wenigstens zwei Teilwellen hervorgehenden Wellenzuges vorgesehen ist.

15. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der hinter dem Ausgang des Molekularverstärkers folgenden Einzeleinrichtung zur Beeinflussung der Fortpflanzungsrichtung des Amplitudenmaximums des Signallichtes wenigstens eine zweite solche Einzeleinrichtung nachgeschaltet ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei hintereinander geschalteten Einzeleinrichtungen deren Auslenkungsebene die Symmetrieebenen eines Koordinatensystems bilden.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens in der zweiten Vorrichtung zur Interferenzbildung ein Beugungsgitter mit Schlitzblenden vorgesehen ist und daß die Schlitze längs der Auslenkungsrichtung der ersten Einrichtung angeordnet sind.

18. Einrichtung nach einem'der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Einzeleinrichtungen schwingungsmodenselektive Molekularverstärker vorgesehen sind, welche das Ausgangssignal dem Eingangssignal richtungsmäßg definiert zuordnen.

19. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Modulation der Amplitude oder Frequenz des Ausgangssignals vorgesehen sind.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß an einer beliebigen Stelle im Strahlengang der Farbkomponententrennung dienende farbselektive Lichtteiler (20,21,22; 26,27,28), wie dielektrische Spiegel, vorgesehen sind, und daß für jede Farbkomponente eine spezielle Modulationseinrichtung (23,24,25) vorgesehen ist.

21. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensation von Farbfehlern dienende Mittel vorgesehen sind.

22. Hinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis

21, dadurch gekennzeichnet, daß die steuernden Signale so gewählt sind, daß die Verteilung der Ixuehlzentien ein Auslenkungsraster bildet.

23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis

22, gekennzeichnet durch ihre Ausbildung als Oszillograph (29 his 17)(I' i g. b).

24. Einrichtung nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch ihre Ausbildung als Bildschreiber (38 bis 55) (Fig. 7).

25. Einrichtung nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch ihre Ausbildung als Farbbildschreiber.

26. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Vergrößerung der Bildfläche dienendes optisches System vorgesehen ist.

27. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als periodische kurze, variabel abgelenkte Lichtimpulse abgebender Sender in einem Radarsystem (56 bis 60) (F ig. 8).

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